DSP项目论文

题目：

DSP项目设计

三相交流电机变频调速控制器的设计

学院物联网工程学院 专业电气工程及其自动化

学号：1070112217 学生姓名：吴浩宇 指导教师：方益民

二〇一五年四月

三相交流异步电机变频调速控制器的设计

摘要：随着电力电子技术,微处理器技术以及新的电机控制理论的发展,交流调速性能得到日益提高。变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。由于三相交流异步电动机具有优良的性能，且适应性强、维修简易、成本低、速度快容量大，因此其在工业场合应用广泛。

介绍了交流电机变频调速的基本原理,结合正弦脉宽调制技术,以三相交流异步电动机为被控对象,以TMS320LF2407(16位定点DSP芯片)为处理器,采用IPM模块,通过SPWM控制技术对交流电机实现恒压频比控制,设计了基于DSP的三相交流电机变频调速的控制器。简述了实现该控制系统的硬件软件设计方案。实验表明,系统运行稳定并实现了对三相交流电机变频调速的控制。

关键词：异步电动机 DSP 变频调速 恒压频比控制 SPWM

目录

摘 要 ......................................................................................................................... 一 概述 ................................................................ 1 1.1 DSP发展现况和趋势 ....................................................................................... 1

1.2交流变频调速的优异特性................................................................................. 1 1.3交流调速相关技术的发展及应用..................................................................... 1 1.4微处理器与数字控制技术的发展..................................................................... 3 1.5 PWM技术及其发展............................................................................................. 3 1.6本论文的研究内容............................................................................................. 4 二 交流电机变频调速原理 ................................................ 5 2.1三相交流电机的结构和工作原理..................................................................... 5

2.2交流电机的调速方式......................................................................................... 6 2.3变频调速系统的Uf控制方式 ........................................................................ 6 2.4 SPWM控制技术原理........................................................................................... 8 三 变频调速系统的硬件电路设计 .......................................... 9 3.1变频调速系统的总体设计................................................................................. 9

3.2主电路............................................................................... 错误！未定义书签。 3.3驱动电路........................................................................... 错误！未定义书签。 3.4控制电路........................................................................................................... 11 四 软件设计 .......................................................... 122 4.1 系统软件设计.................................................................................................. 12

4.2TMS320F2407...................................................................................................... 14 4.3事件管理器......................................................................................................... 15 4.4 ADC模块............................................................................................................ 15 4.5 SPWM的DSP实现.............................................................................................. 15 4.6 主程序............................................................................................................... 16 五 调试问题分析 ....................................................... 24 六 心得与体会 ......................................................... 25

一 概述

1.1 DSP发展现况和趋势

20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

电机调速是电力电子技术应用的最大领域之一,具有极大的吸引力,同时也具有较强的挑战性。 在计算机技术日新月异的时代，嵌入式系统软件、硬件不断进行着新的突破性发展。如今DSP操作系统和DSP应用已经成为当今嵌入式系统应用领域中最热门的技术，是高校、科研院所和高新技术企业的DSP软件、硬件开发人员的新的课题。DSP实时嵌入式操作系统是一种实时的、多任务的操作系统软件，它是DSP系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口。

1.2交流变频调速的优异特性

1．调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。 2．调速范围较大，精度高。

3．起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 4．变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 5．易于实现过程自动化。

6．必须有专用的变频电源，目前造价较高。

7．在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。

1.3交流调速相关技术的发展及应用

经过数十年的发展，目前交流调速电气传动已经成为电气调速传动的主流。交流电机与直流电机相比，特别是鼠笼式异步电动机具有结构简单、坚固耐用、容易维修、转动惯量小、制造成本低、适用于恶劣工作环境、易于向高电压、高速大容量发展等一系列优点。但是交流电机本身是一个非线性、强祸合的多变量系统，电磁转矩很难直接通

过外加信号来准确控制。而随着现代交流电机的调速控制理论的发展电力电子装置功能的完善，特别是微型计算机及大规模集成电路的发展，交流电机调速取得了突破性的进展，电气传动交流化的时代随之到来。

交流变频调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% - 65%的发电量用于电机驱动，由于有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节约了15% - 20%的电量。 采用变频调速，一是根据要求调速用，二是节能。它主要基于下面几个因素： 1．变频调速系统自身损耗小，工作效率高。

2．电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。

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